Kasvuhooneaianduse põllumajandustehnika tehnoloogiaAvaldatud kell 17:30 14. oktoobril 2022 Pekingis

Maailma rahvastiku pideva suurenemisega suureneb inimeste nõudlus toidu järele iga päevaga ning toidu toitumisele ja ohutusele esitatakse kõrgemaid nõudeid.Suure saagikusega ja kvaliteetsete põllukultuuride kasvatamine on oluline vahend toiduprobleemide lahendamiseks.Traditsiooniline aretusmeetod võtab aga suurepäraste sortide kasvatamiseks kaua aega, mis piirab aretuse edenemist.Üheaastaste isetolmlevate põllukultuuride puhul võib algsest vanemate ristamisest uue sordi tootmiseni kuluda 10–15 aastat.Seetõttu on põllukultuuride aretuse edenemise kiirendamiseks vaja kiiresti parandada aretuse efektiivsust ja lühendada põlvkonna aega.

Kiire aretus tähendab taimede kasvukiiruse maksimeerimist, õitsemise ja viljakandmise kiirendamist ning aretustsükli lühendamist, kontrollides keskkonnatingimusi täielikult suletud kontrollitud keskkonna kasvuruumis.Taimetehas on põllumajandussüsteem, mis suudab rajatiste kõrge täpsusega keskkonnakontrolli abil saavutada kõrge efektiivsusega taimekasvatuse ja see on ideaalne keskkond kiireks aretamiseks.Istutuskeskkonna tingimused, nagu valgus, temperatuur, niiskus ja CO2 kontsentratsioon tehases, on suhteliselt kontrollitavad ning väliskliima neid ei mõjuta või vähem.Kontrollitud keskkonnatingimustes võib parim valgustugevus, valgusaeg ja temperatuur kiirendada taimede erinevaid füsioloogilisi protsesse, eriti fotosünteesi ja õitsemist, lühendades seeläbi saagi kasvu generatsiooniaega.Taimevabriku tehnoloogia kasutamine põllukultuuride kasvu ja arengu kontrollimiseks, viljade eelkoristamine, kuni paar idanemisvõimega seemnet vastavad aretusvajadustele.

Fotoperiood, peamine saagi kasvutsüklit mõjutav keskkonnategur

Valgustsükkel viitab valgusperioodi ja pimeda perioodi vaheldumisele päevas.Valgustsükkel on oluline tegur, mis mõjutab põllukultuuride kasvu, arengut, õitsemist ja vilja kandmist.Tundes valgustsükli muutumist, võivad põllukultuurid muutuda vegetatiivsest kasvust reproduktiivseks kasvuks ning täielikuks õitsemiseks ja viljaks.Erinevatel põllukultuuride sortidel ja genotüüpidel on fotoperioodi muutustele erinev füsioloogiline reaktsioon.Pika päikesepaistega taimed, kui päikesepaiste aeg ületab kriitilise päikesepaiste pikkuse, kiirendab õitsemisaega tavaliselt fotoperioodi pikenemine, näiteks kaer, nisu ja oder.Neutraalsed taimed, nagu riis, mais ja kurk, õitsevad sõltumata fotoperioodist.Lühipäevased taimed, nagu puuvill, sojaoad ja hirss, vajavad õitsemiseks kriitilisest päikesepaiste pikkusest madalamat fotoperioodi.8-tunnise valguse ja 30 ℃ kõrge temperatuuriga tehiskeskkonna tingimustes on amarandi õitseaeg rohkem kui 40 päeva varasem kui välikeskkonnas.16/8 h valgustsükliga (hele/tume) õitsesid varakult kõik seitse odra genotüüpi: Franklin (36 päeva), Gairdner (35 päeva), Gimmett (33 päeva), Commander (30 päeva), Fleet (29 päeva). päeva), Baudin (26 päeva) ja Lockyer (25 päeva).

Tehiskeskkonnas saab nisu kasvuperioodi lühendada, kasutades seemikute saamiseks embrüokultuuri ja seejärel kiiritades 16 tundi ning igal aastal saab toota 8 põlvkonda.Herne kasvuperiood lühenes 143 päevalt põldkeskkonnas 67 päevani tehiskasvuhoones 16h valgusega.Pikendades fotoperioodi veelgi 20 tunnini ja kombineerides seda temperatuuriga 21°C/16°C (päev/öö), saab herne kasvuperioodi lühendada 68 päevani ja seemnete kõdunemismäär on 97,8%.Kontrollitud keskkonna tingimustes kulub pärast 20-tunnist fotoperioodiga töötlemist külvist õitsemiseni 32 päeva ning kogu kasvuperiood on 62-71 päeva, mis on üle 30 päeva lühem kui põldtingimustes.22h fotoperioodiga tehiskasvuhoone tingimustes lüheneb nisu, odra, rapsi ja kikerherne õitseaeg keskmiselt vastavalt 22, 64, 73 ja 33 päeva võrra.Koos seemnete varase koristamisega võib varajase koristamisega seemnete idanevus ulatuda keskmiselt vastavalt 92%, 98%, 89% ja 94%, mis suudab täielikult rahuldada aretuse vajadused.Kiireimad sordid suudavad pidevalt toota 6 põlvkonda (nisu) ja 7 põlvkonda (nisu).22-tunnise fotoperioodi tingimusel vähenes kaera õitsemisaeg 11 päeva võrra ning 21 päeva pärast õitsemist võis olla garanteeritud vähemalt 5 elujõulist seemet ning igal aastal sai pidevalt paljundada viit põlvkonda.22-tunnise valgustusega tehiskasvuhoones lüheneb läätsede kasvuperiood 115 päevani ning nad võivad sigida 3-4 põlvkonda aastas.Kunstliku kasvuhoone 24-tunnise pideva valgustuse korral väheneb maapähkli kasvutsükkel 145 päevalt 89 päevale ja seda saab paljundada 4 põlvkonda ühe aasta jooksul.

Valguskvaliteet

Valgus mängib taimede kasvus ja arengus üliolulist rolli.Valgus võib õitsemist kontrollida, mõjutades paljusid fotoretseptoreid.Punase valguse (R) ja sinise valguse (B) suhe on põllukultuuride õitsemise jaoks väga oluline.Punase valguse lainepikkus 600–700 nm sisaldab klorofülli neeldumispiiki 660 nm, mis võib tõhusalt soodustada fotosünteesi.Sinise valguse lainepikkus 400–500 nm mõjutab taimede fototropismi, stomati avanemist ja seemikute kasvu.Nisu puhul on punase ja sinise valguse suhe umbes 1, mis võib õitsemise esile kutsuda kõige varem.Valguskvaliteedi R:B=4:1 korral lühenes keskmise ja hilise valmimisega sojasortide kasvuperiood 120 päevalt 63 päevale ning vähenes taime kõrgus ja toiteväärtuslik biomass, kuid seemnesaak see ei muutunud. , mis rahuldas vähemalt ühe seemne taime kohta, ja ebaküpsete seemnete keskmine idanemismäär oli 81,7%.10-tunnise valgustuse ja sinise valguse lisamise tingimustes muutusid sojaoa taimed lühikeseks ja tugevaks, õitsesid 23 päeva pärast külvi, küpsesid 77 päeva jooksul ja võisid ühe aasta jooksul paljuneda 5 põlvkonda.

Punase ja kaugpunase valguse (FR) suhe mõjutab ka taimede õitsemist.Valgustundlikud pigmendid eksisteerivad kahel kujul: kaugpunase valguse neeldumine (Pfr) ja punase valguse neeldumine (Pr).Madala R:FR suhte korral muudetakse valgustundlikud pigmendid Pfr-st Pr-ks, mis viib pikapäevataimede õitsemiseni.LED-tulede kasutamine sobiva R:FR(0,66–1,07) reguleerimiseks võib suurendada taimede kõrgust, soodustada pikapäevataimede õitsemist (nagu koomar ja snapdragon) ja pärssida lühipäevataimede (nt saialille) õitsemist. ).Kui R:FR on suurem kui 3,1, lükkub läätsede õitsemise aeg edasi.R:FR-i vähendamine 1,9-ni võib saavutada parima õitsemise ja see võib õitseda 31. päeval pärast külvi.Punase valguse mõju õitsemise pärssimisele vahendab valgustundlik pigment Pr.Uuringud on näidanud, et kui R:FR on suurem kui 3,5, lükkub viie liblikõielise taime (hernes, kikerhernes, uba, lääts ja lupiin) õitsemise aeg edasi.Mõne amarandi ja riisi genotüübi puhul kasutatakse kaugpunast valgust, et kiirendada õitsemist vastavalt 10 päeva ja 20 päeva võrra.

Väetis CO₂

CO₂on fotosünteesi peamine süsinikuallikas.Kõrge kontsentratsioon CO₂võib tavaliselt soodustada C3 üheaastaste taimede kasvu ja paljunemist, samas kui madala kontsentratsiooniga CO₂võib süsinikupiirangu tõttu vähendada kasvu- ja paljunemisvõimet.Näiteks C3 taimede, nagu riis ja nisu, fotosünteesi efektiivsus suureneb koos CO suurenemisega₂tasemel, mille tulemuseks on biomassi suurenemine ja varajane õitsemine.CO positiivse mõju realiseerimiseks₂kontsentratsiooni suurenemine, võib osutuda vajalikuks vee ja toitainetega varustamine optimeerida.Seetõttu võib hüdropoonika piiramatute investeeringute tingimustes taimede kasvupotentsiaali täielikult vabastada.Madal CO₂kontsentratsioon lükkas edasi Arabidopsis thaliana õitsemise aega, samas kui kõrge CO₂kontsentratsioon kiirendas riisi õitsemisaega, lühendas riisi kasvuperioodi 3 kuuni ja paljundas 4 põlvkonda aastas.Täiendades CO₂785,7 μmol/mol kunstliku kasvukastis lühenes sojaoa sordi 'Enrei' aretustsükkel 70 päevani ja see võib ühe aasta jooksul aretada 5 põlvkonda.Kui CO₂kontsentratsioon tõusis 550 μmol/mol-ni, Cajanus cajani õitsemine viibis 8–9 päeva ning viljade tardumine ja valmimisaeg hilinesid samuti 9 päeva.Cajanus cajan kogus lahustumatut suhkrut kõrge CO juures₂kontsentratsioon, mis võib mõjutada taimede signaaliedastust ja aeglustada õitsemist.Lisaks kasvuruumis suurenenud CO₂, suureneb sojaoa lillede arv ja kvaliteet, mis soodustab hübridiseerimist, ja selle hübridisatsiooni kiirus on palju suurem kui põllul kasvatatud sojaubadel.

Tuleviku väljavaated

Kaasaegne põllumajandus võib kiirendada põllukultuuride aretamise protsessi alternatiivse aretuse ja rajatise aretamise abil.Nendes meetodites on siiski mõned puudused, näiteks ranged geograafilised nõuded, kallid tööhõivehaldus ja ebastabiilsed looduslikud tingimused, mis ei suuda tagada edukat seemnesaaki.Rajatiste aretamist mõjutavad kliimatingimused ja põlvkonna lisamise aeg on piiratud.Kuid molekulaarse markeri aretamine kiirendab ainult aretuse sihtmärkide valimist ja määramist.Praegu on Gramineae, Leguminosae, ristferae ja muude põllukultuuride jaoks rakendatud kiiret aretustehnoloogiat.Kuid tehase tehase kiire genereerimise aretamine vabaneb täielikult kliimatingimuste mõjust ning võib reguleerida kasvukeskkonda vastavalt taimede kasvu ja arengu vajadustele.Tehasevabriku kiire aretustehnoloogia kombineerimine traditsioonilise aretuse, molekulaarse markeri aretamise ja muude aretusmeetoditega tõhusalt. Kiire aretuse tingimustes saab pärast hübridisatsiooni homosügootsete joonte saamiseks vajalikku aega vähendada ja samal ajal võivad varased põlvkonnad olla varased põlvkonnad valitud selleks, et lühendada ideaalsete tunnuste ja aretuspõlvkondade saamiseks kuluvat aega.

Taimede kiiraretuse tehnoloogia peamiseks piiranguks tehastes on see, et erinevate põllukultuuride kasvuks ja arenguks vajalikud keskkonnatingimused on üsna erinevad ning sihtkultuuride kiireks aretamiseks vajalike keskkonnatingimuste saavutamine võtab kaua aega.Samal ajal on taimetehase ehitus- ja töökulude kõrgete kulude tõttu keeruline läbi viia suuremahulist lisandiga aretuskatset, mis sageli põhjustab seemnesaagi piiratust, mis võib piirata põllu iseloomu hindamist.Tehasetehase seadmete ja tehnoloogia järkjärgulise täiustamise ja täiustamisega vähendatakse järk-järgult tehase ehitus- ja käitamiskulusid.Taimetehase kiiraretustehnoloogiat teiste aretusvõtetega tõhusalt kombineerides on võimalik kiiraretustehnoloogiat veelgi optimeerida ja aretustsüklit lühendada.

LÕPP

Viidatud teave

Liu Kaizhe, Liu Houcheng.Tehase tehase kiire aretustehnoloogia uurimistöö [J].Põllumajandustehnoloogia, 2022,42 (22): 46-49.